Tepelná čerpadla a fotovoltaická elektrárna: Ideální kombinace pro energeticky efektivní domov
S rostoucím zájmem o udržitelné a energeticky úsporné vytápění domů je kombinace tepelných čerpadel a fotovoltaických elektráren stále oblíbenější. Tato inovativní kombinace technologií nabízí nejen ekonomické výhody, ale také přispívá k ochraně životního prostředí.
Tepelná čerpadla využívají tepelnou energii z okolí, kterou přeměňují na teplo vhodné k vytápění domu. Existují různé typy tepelných čerpadel, které využívají například zemní tepelnou energii, energii vzduchu nebo vody. Tímto způsobem umožňují efektivní a ekonomicky přijatelné vytápění domů.
Fotovoltaická elektrárna je systém slunečních panelů, který přeměňuje sluneční energii na elektřinu. Panely, které se obvykle umisťují na střechy nebo pozemky, zachytávají sluneční záření a přeměňují ho na elektřinu. Tato elektřina může být využívána pro vlastní spotřebu domu nebo dodávána do elektrické sítě.
Kombinace tepelných čerpadel a fotovoltaických elektráren přináší mnoho výhod:
- Fotovoltaická elektrárna může zásobovat tepelná čerpadla elektřinou potřebnou pro jejich provoz. To znamená, že tepelné čerpadlo nebude závislé na tradičním dodavateli elektřiny a domácnost bude mít nižší energetické náklady.
- Navíc přebytečnou elektřinu vyrobenou fotovoltaikou lze prodat zpět do sítě, čímž se domácnost stává producentem energie.
Tímto způsobem lze snížit spotřebu energie z fosilních paliv a přispět ke snižování emisí skleníkových plynů.
Kromě těchto ekonomických a ekologických výhod přináší kombinace tepelných čerpadel a fotovoltaických elektráren také zvýšenou soběstačnost. Domácnost s tímto systémem může být méně závislá na konvenčních zdrojích energie a mít větší kontrolu nad vlastní spotřebou a náklady.
Kombinace obou systémů přináší také dlouhodobou udržitelnost. Oba tyto systémy využívají obnovitelné zdroje energie - slunce a teplo z okolí. Tím přispívají k ochraně životního prostředí a snižování negativních dopadů na klimatickou změnu.
Je ale třeba zvážit i některé faktory. Například je třeba zohlednit vhodnost umístnění fotovoltaických panelů vzhledem ke světovým stranám a slunečnímu záření. Kvalita instalace a správná údržba systémů jsou také klíčové pro optimální výkon a efektivitu. Proto je vhodné konzultovat s odborníky a provést důkladnou analýzu před realizací této kombinace technologií.
V současné době je vývoj technologií v oblasti tepelných čerpadel a fotovoltaických elektráren velmi dynamický. Nové inovace a možnosti se neustále objevují, což přináší další potenciál pro energeticky účinné domovy.
Celkově lze konstatovat, že kombinace tepelných čerpadel a fotovoltaických elektráren je skvělým způsobem, jak dosáhnout energetické účinnosti a udržitelnosti ve vytápění domů. Tato kombinace nabízí ekonomické výhody, snižuje závislost na fosilních palivech, přispívá ke snižování emisí skleníkových plynů a posiluje soběstačnost domácnosti. Je to investice do budoucnosti, která může přinést dlouhodobé pozitivní dopady na životní prostředí i rodinný rozpočet.
Akumulační nádrž topné vody v systémech s tepelným čerpadlem - ANO nebo NE?
Topné systémy s tepelnými čerpadly jsou v dnešní době čím dál více moderní. Součástí těchto systémů bývá také akumulační nádrž topné/chladící vody. Převážně v diskusích na internetu se dočtete nepřeberné množství názorů na to, zdali je, a nebo není nutná.
Hned na začátku musím napsat, že já jsem zastáncem těchto nádrží a níže zkusím popsat důvody proč ji do systémů s tepelnými čerpadly vždy instalovat.
Vše budu vztahovat hlavně k tepelným čerpadlům vzduch/voda, protože jsou nejčastějšími typy, které se v dnešní době instalují.
- Lepší pracovní podmínky pro TČ
Srdcem tepelného čerpadla je kompresor. Je to nejvytíženější součástka tepelného čerpadla a také to bývá ta nejdražší. Proto je vhodné kompresoru vytvořit ideální podmínky pro jeho chod. Tyto podmínky vytvoříme tak, že zvolíme správnou velikost/výkon tepelného čerpadla a dále tím, že mu zajistíme velký objem vody v topné soustavě. Velký objem vody slouží k tomu, že v momentě, kdy tepelné čerpadlo spustí kompresor, bude moci jet dlouhou dobu, protože bude mít velký objem vody, který bude natápět. Pro kompresor je totiž nevhodné, když často spíná a vypíná (takzvaně, když cykluje). Proto je vhodné instalovat hned za tepelné čerpadlo akumulační zásobník vody, díky kterému tento objem vody zvětšíme a tepelné čerpadlo tak má vždy k dispozici velký objem, který může na jedno sepnutí kompresoru natopit.
Výhodou většiny dnešních tepelných čerpadel je možnost modulace výkonu, kdy tepelné čerpadlo dokáže sjet se svým výkonem níže. Není tedy nutné pořizovat obrovské akumulační nádrže, jako to bývalo dříve, kdy byla tepelná čerpadla pouze on/off. I tak je ale pro kompresor dobré akumulaci použít a zlepšit mu tak podmínky pro práci. - Akumulace tepla na později
Dalším důvodem, proč použít akumulační nádrž je zlepšení chodu topného systému jako takového. Díky akumulační nádrži má systém vždy dostatek vody k topení a nemusí čekat, až sepne čerpadlo a vodu v systému postupně dohřeje. Například během natápění teplé užitkové vody musí systém čekat, až se tato voda nahřeje a až pak se může nahřívat systém. Díky akumulační nádobě je topná vody k dispozici v podstatě pořád. - Odtávání
Převážně během přechodných období (teploty nízko kolem 0°C, vysoká vlhkost) dochází k zamrzání venkovní jednotky (výparníku). Je o běžný jev a není na něm nic špatného. Každé tepelné čerpadlo má ale ochranu, jak se s tímto jevem vypořádat. V momentě, kdy venkovní jednotka zamrzne, tepelné čerpadlo zjednodušeně řečeno, otočí svůj chod a pustí do venkovní jednotky teplo (buďto vodu u monoblokových tepelných čerpadel nebo chladivo u splitových tepelných čerpadel). Toto teplo ale někde musí vzít. V ten moment je vhodné mít akumulační nádrž, která bude nahřátá a v případě odmrzání venkovní jednotky si tepelné čerpadlo může kdykoliv okamžitě vzít toto teplo. Bez akumulační nádrže musí tuto teplou vodu stahovat z celého systému, což není ideální - ochlazuje se tím topný systém, nemusí v něm být dostatek tepla pro odtání atd.
(Poznámka - tepelné čerpadlo si pro odtávání nikdy nebere teplo ze zásobníku teplé užitkové vody) - Spolupráce s FVE
V případě, že je u tepelného čerpadla nainstalováni i fotovoltaická elektrárna, je vhodné využít kombinaci těchto technologií na maximum a pomocí tepelného čerpadla využívat přetoky z FVE pro ukládání energie. V praxi to funguje tak, že v případě přebytků elektřiny z FVE se spustí tepelné čerpadlo a postupně přehřívá zásobník teplé užitkové vody a následně akumulační zásobník o předem nastavenou hodnotu (například o 10°C oproti běžně nastavené hodnotě). To znamená, že když dojde k přetoku elektřiny, tepelné čerpadlo jej využije a nahřívá zásobníky a tím ukládá energii ze slunce do vody. Čím větší zásobníky jsou instalovány, tím více energie je možné do těchto zásobníků uložit.
Vzhledem k tomu, že nejvíce přetoků je přes léto, je možné ukládat tuto energii pomocí tepelného čerpadla jak do zásobníku teplé užitkové vody, tak do akumulační nádrže ve formě chladné vody, která se následně využije například pro chlazení podlahovým topením.
Všeobecně se tedy dá říci, že akumulační nádrž je v soustavách s tepelným čerpadlem vhodným prvkem, který nejen zlepší chod samotného tepelného čerpadla, ale může i snížit náklady na provoz.
Tepelná čerpadla – rozdělení
Na trhu je nepřeberné množství tepelných čerpadel a pro někoho může být velice těžké se v nich vyznat. Setkáváme se s velkým množstvím výrazů, zkratek a označení, která mohou být matoucí, nejasná a bez vysvětlení nesmyslná.
Nebudu se zaobírat vysvětlováním, jak tepelné čerpadlo funguje. Pokusím se ale vysvětlit, jaké jsou mezi nimi rozdíly a rozřadím je do několika kategorií tak, aby vše začalo dávat smysl a pokud o tepelném čerpadle uvažujete, abyste věděli co chcete a proč.
Největším rozdílem mezi tepelnými čerpadly je to, odkud získávají tepelnou energii a kam ji předávají. Proto se setkáváme s označeními vzduch/voda, země/voda, voda/voda nebo vzduch/vzduch. Označuje to odkud se získává/kam se předává teplo.
Tepelné čerpadlo vzduch/voda
Aktuálně nejčastějším tepelným čerpadlem, se kterým se můžete setkat je tepelné čerpadlo vzduch/voda. To znamená, že tepelné čerpadlo získává energii ze vzduchu a předává ji do vody. Poznáte je tak, že venku je téměř vždy nějaká jednotka s “větrákem”. Ta získává energii ze vzduchu tím, že prohání venkovní vzduch přes výměník, který je zabudován v blízkosti již zmíněného “větráku”. Tuto energii pak předává do vody v zásobníku TUV (bojleru) a akumulačního zásobník topné vody, které jsou umístěny uvnitř domu.
U těchto tepelných čerpadel se ještě setkáváme s dvěmi označeními – splitová tepelná čerpadla a monobloky. Rozdíl je pouze v tom, kde jsou umístěny jednotlivé komponenty tepelného čerpadla. Typ “split” má venkovní jednotku, kde je kompresor a vnitřní jednotku, kde je tepelný výměník. Mezi těmito jednotkami proudí v potrubí chladivo, které přenáší tepelnou energii. U typu “monoblok” je pak vše uzavřeno v jednom boxu, který je umístěn venku a do domu pak vedou už pouze trubky s vodou.
Splitové čerpadlo vzduch/voda
Splitové čerpadlo vzduch/voda je vždy rozděleno na 2 části:
- venkovní jednotka – zde je umístěn kompresor a výparník
- vnitřní jednotka – zde je umístěna regulace, výměník na teplou vodu a případně pomocná elektropatrona
Venkovní a vnitřní jednotka jsou propojeny trubkami, ve kterých proudí chladivo
Monoblokové tepelné čerpadlo vzduch/voda
Monoblokové tepelné čerpadlo vzduch/voda je na první pohled velice podobné jako splitové tepelné čerpadlo. Také má 2 jednotky:
- venkovní jednotka – zde je kompresor, výpadník a výměník na vodu
- vnitřní jednotka – zde je regulace a pomocná elektropatrona
Oproti splitovému tepelenému čerpadlu jsou tyto jednotky propojeny potrubím, ve kterém proudí již ohřátá voda.
Tepelné čerpadlo země/voda
U tepelného čerpadla země/voda je energie získávána ze země. Jsou v podstatě 2 možnosti, jak tuto energii získávat.
Nejčastější způsob jsou zemní vrty. Je to podobné jako u vrtané studny. Na pozemku se udělá několik zemních vrtů do předem spočítané hloubky, a díky tomu, že ve velkých hloubkách je teplota země celoročně stejná, může tepelné čerpadlo získávat tepelnou energii celoročně s velkou účinností.
Druhým způsobem získávání energie ze země je zemní kolektor. Velice zjednodušeně by se dalo říci, že je to trubka natažená v nezámrzné hloubce ve velké ploše. Tento způsob je možné použít v případě, že má investor k dispozici velký prostor, který se může rozkopat. Častější jsou tedy spíše zemní vrty.
U těchto tepelných čerpadel tak není žádná venkovní jednotka. Ze zemních vrtů nebo kolektoru jde energie stejně jako u předchozího tepelného čerpadla do vody, která je v zásobníku TUV a akumulačního zásobníku umístěných uvnitř domu.
Výhodou tepelného čerpadla země/voda oproti tepelnému čerpadlu vzduch/voda je vyšší účinnost v zimních měsících. Na druhou stranu je to vykoupeno vyššími pořizovacími náklady.
Tepelán čerpadla voda/voda
Tepelná čerpadla voda/voda jsou velice podobná jako země/voda, energii získávají buďto ze zemních vrtů nebo kolektorů, rozdíl je pouze v tom, že u čerpadla voda/voda je zemní vrt zatopený vodou nebo je plošný kolektor umístěný ne v zemi, ale třeba na dně nějaké vodní nádrže (třeba rybníku). U průmyslových instalací pak může být zdrojem energie nějaká odpadní voda z technologického procesu, ale tomu se v tomto článku věnovat nebudu.
Instalací tepelných čerpadel voda/voda u rodinných domů není mnoho.
Tepelná čerpadla vzduch/vzduch
Posledním typem tepelného čerpadla je typ vzduch/vzduch. Toto tepelné čerpadlo je nejvíce podobné klimatizacím. Má venkovní jednotku (“ventilátor”) a vnitřní jednotku, která vypadá stejně jako klimatizační jednotky. Ve své podstatě mezi tepelným čerpadlem vzduch/vzduch a klimatizační jednou není až tak moc velký rozdíl. Ze všech typů tepelných čerpadel je tato varianta nejlevnější, ale na druhou stranu má i nejmenší výkon a hodí se spíše do menších instalací (chaty, přitápění v bytě…). Nevýhodou tohoto tepelného čerpadla je nemožnost ohřívat teplou vodu.
Tepelná čerpadla a radiátory
Tepelná čerpadla a radiátory
Při výběru systému vytápění domu se v posledních letech stále častěji rozhodujeme pro tepelná čerpadla. Ta jsou ekologická a energeticky úsporná, a proto jsou velmi populární. Radiátory jsou však stále velmi běžným prvkem systému vytápění a mnoho lidí se ptá, zda jsou radiátory vhodné pro tepelná čerpadla. V tomto článku si tuto otázku podrobněji rozebereme.
Ano, radiátory jsou vhodné pro tepelná čerpadla. Radiátory jsou jednou z nejčastějších možností pro distribuci tepla do jednotlivých místností a tepelná čerpadla jsou stále častěji používána jako zdroj tepla pro vytápění domů. Radiátory fungují na principu přenosu tepla z vodního okruhu, který je napojen na tepelné čerpadlo, do místnosti.
Nicméně, výkon tepelného čerpadla a tedy i jeho účinnost může být ovlivněn volbou radiátorů. Tepelná čerpadla mají určitou maximální teplotu, při které mohou pracovat a získávat energii z okolního prostředí. Pokud jsou radiátory navrženy pro vyšší teplotu vody, mohou být pro tepelné čerpadlo neefektivní a výkon tepelného čerpadla může být snížen.
Proto je důležité vybírat radiátory, které jsou vhodné pro tepelná čerpadla. Existují radiátory s vyšší tepelnou výměnou, které umožňují přenos tepla při nižší teplotě vody. Tyto radiátory jsou ideální pro použití s tepelnými čerpadly. Pokud máte starší radiátory, může být nutné je nahradit novými, aby byla dosažena optimální účinnost systému vytápění.
Je také důležité správně dimenzovat tepelné čerpadlo a vodní okruh tak, aby odpovídaly potřebám domu. Pokud bude tepelné čerpadlo poddimenzované, nebude schopné zabezpečit dostatečné vytápění a může se stát, že budete muset radiátory zvětšit nebo dokonce instalovat další zdroj tepla.
Starý otopný systém s vysokou teplotou vody
Pokud máte v domě starý topný systém, například kotel na uhlí nebo dřevo nebo starý nekondenzační plynový kotel, pravděpodobně bude nutné radiátory vyměnit. Starší topné systémy často pracovaly s vodou o teplotách dosahujících i 80°C. Jelikož standardní tepelné čerpadlo těchto teplot nedosahuje, je nutné vhodnost radiátorů přepočítat na nižší teplotu a případně je vyměnit za větší/vhodnější.
Novější otopný systém s nižší teplotou vody
Pokud v domě používáte například kondenzační kotel, pravděpodobně budou radiátory vhodné i po instalaci tepelného čerpadla. Pokud byl systém dimenzován na provoz s kondenzačním kotlem, byl dimenzován na provoz s nižšími teplotami, například 50°C. V tomto případě je velice pravcěpodobné, že i s tepleným čerpadlem budou mít stávající radiátory dost výkonu.
I v tomto případě ale vhodnost radiátorů přepočítáváme, abchom měli jistotu, že vše bude fungovat k Vaší spokojenosti.
V každém případě je nejlepší konzultovat výběr a instalaci tepelného čerpadla a radiátorů s odborníkem na vytápění. Ten vám poradí nejvhodnější kombinaci pro váš konkrétní domov a zabezpečí, aby váš systém vytápění byl co nejúčinnější a energeticky úsporný.
Závěr
Radiátory jsou zcela vhodným prvkem systému vytápění pro tepelná čerpadla. Důležité je však dbát na to, aby byly radiátory správně dimenzovány a vhodné pro použití s tepelným čerpadlem. Pokud tento máte systém s radiátory a o tepelném čerpadle uvažujete, vždy jejich výkon přepočítáváme na použití s tepelným čerpadlem, abychom měli jistotu, že bude systém fungovat a bude co nejefektivnější a energeticky úsporný. Tepelná čerpadla ve spojení s vhodnými radiátory jsou skvělou volbou pro moderní a ekologické vytápění vašeho domu.